Question

【題目】硝酸工業中產生的NO是一種大氣污染物，可以通過如下反應處理：2NO(g)+2CO(g) N2 (g)+ 2CO2(g)； △H1。

（1）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H2=－566 kJ·mol－l，N2(g)+O2(g) 2NO(g)； △H3=+181 kJ ·mol－l，則△H1=___________

（2）在一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中充入4 moI NO、2 mol CO。

①若為恒容密閉容器，在10min時達到平衡狀態，壓強為原來的14/15，這段時間內，NO的平均反應速率為___________，平衡常數為___________L· mol－1，此時NO的轉化率a%；平衡后，向恒容密閉容器中再充入2 mol NO、1 mol CO，重新達到平衡時，NO的轉化率將___________(填“增大”、“不變”或“減小”)；

②若為恒壓密閉容器，平衡后NO的轉化率為b%，則a%________b%(填“<”、“=”或>”)

（3）工業上，NO與CO混合氣體以一定流速和一定的比例，通過填充有A、B催化劑的反應器，在A、B兩種催化劑作用下，CO轉化率與溫度的關系如下圖所示。

①工業上選擇催化劑___________(填“A”或“B)，理由是___________。

②在催化劑B作用下，高于550K時，CO轉化率下降的理由可能是___________。

Answer 1

【答案】－747 kJ ·mol－l 0.04mol/(mol·L) 5/144 增大 < A A在較低的溫度下，具有較強的催化活性 催化劑活性降低，具有較多的副反應

【解析】

根據蓋斯定律計算反應熱；用等效平衡原理分析平衡的移動。

(1) 已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H2=－566 kJ·mol－l ②

N2(g)+O2(g) 2NO(g)； △H3=+181 kJ ·mol－l ③

根據蓋斯定律得：②-③得2NO(g)+2CO(g) N2 (g)+ 2CO2(g)； 則△H1=△H2-△H3=－747 kJ ·mol－l，故答案為：－747 kJ ·mol－l；

(2) ①用三段式法計算得：

2NO(g)+2CO(g) N2 (g)+ 2CO2(g)

開始（mol） 4 2 0 0

反應（mol） n n 0.5n n

平衡（mol） 4-n 2-n 0.5n n

壓強為原來的，則[4-n+（2-n）+0.5n+n]/(4+2)=14/15，n=0.8mol，平衡時:c(NO)=1.6mol/L， c(CO)=0.6mol/L，c(N2)=0.2mol/L， c(CO2)=0.4mol/L；v(NO)=(0.8mol÷2L)÷10min=0.04mol/( mol L)；平衡常數k= c(N2) c2(CO2)/ c2(NO) c2(CO)=5/144；由方程式可得，增大壓強平衡向正反應方向移動，所以平衡后，向恒容密閉容器中再充入2 mol NO、1 mol CO，重新達到平衡時，NO的轉化率將增大；故答案為：0.04mol/(L.mol)；5/144；增大；

②根據方程式的特點，恒壓相對于恒容，相當于增大壓強，平衡向正方向移動，轉化率增大，所以a%<b%，故答案為：<；

(3)①由圖示可得，應選擇催化劑A，原因是A在較低的溫度下，具有較強的催化活性；故答案為：A，A在較低的溫度下，具有較強的催化活性；

②CO轉化率下降的理由可能是：催化劑活性降低，具有較多的副反應。